[发明专利]一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法

说明书

本发明提供一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法，具体内容涉及溶氢柴油的制备、氢气在燃料中溶解度的计算以及喷雾测试方法，主要包括高压容器、高压氢气瓶、氢气泵、柴油油箱、流量计、真空泵、废气处理容器、喷雾测试系统和电子控制单元。在高压下氢气与柴油在高压容器内溶解，高压容器底部安装有氢气多孔喷嘴加速氢气扩散，并设置搅拌装置，加快氢气在柴油中的溶解速度，并且实现均匀地溶解。本发明能够快速制备相应压力和温度下的溶氢柴油，计算出溶解度，并对其进行雾化特性测试，为分析不同溶氢量对柴油雾化的影响提供可用数据。

技术领域

本发明提供一种用于制备溶有氢气的柴油和进行喷雾测试实验的系统以及实施方法，具体内容涉及溶氢柴油的制备与测试方法。

背景技术

由于石油资源短缺、环境污染和新能源汽车的逐渐兴起，使节能减排、提高车辆动力系统效率成为了内燃机行业发展的必然趋势。而提高发动机效率、减少碳排放的有效手段之一为通过优化燃料在缸内的雾化混合过程，从而改善缸内的着火与燃烧过程。

利用燃料在喷雾过程中的闪急沸腾效应是一种十分有效的改善柴油机缸内雾化过程的方法。高压下气体溶解于柴油中，当溶气柴油喷射进气缸后，由于缸内压力小于溶解气体的饱和蒸气压，气体会发生闪急沸腾现象，从柴油中急剧气化析出，形成气泡，气泡破碎产生的微爆作用促进了燃油液滴的破碎，从而促进了雾化过程。相比普通柴油，溶气柴油只需要较低的喷射压力即可表现出极其优异的雾化效果，摆脱传统柴油机需要超高压喷射的限制。

氢气作为一种零碳燃料，掺入柴油中使用能够有效地减少发动机碳排放，同时其燃烧极限宽、火焰传播速度快以及燃烧温度高等优势能够有效地改善柴油的蒸发、混合和燃烧过程，因此适合将氢气溶解于柴油作为燃料在内燃机中使用，溶氢柴油不仅能够改善混合气的化学特性，并且能够依靠闪急沸腾效应达到极好的雾化效果。

溶氢量是影响溶氢柴油闪急沸腾效应的重要参数之一，但并不是任意溶氢量都能够起到促进雾化的效果，溶氢量的多少与溶解过程中的压力和温度相关，测量溶氢量能够比较不同溶氢量对雾化效果的影响，从而寻找各个工作压力与温度区间下的有效溶气量，因此需要对不同压力和温度下的溶氢柴油进行快速制备，并对各个工况下的溶氢柴油进行溶氢量测量和雾化特性测试。

发明内容

针对在不同压力和温度下溶氢柴油的溶氢量有所差异，并表现出不同的雾化特性，需要进行溶氢量测量和雾化特性测试。目前没有实验室快速制备溶氢柴油并进行测试的系统与方法，本发明提供了一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统及方法。

通过在高压容器29外配置一套高压氢气瓶Ⅰ35、高压氢气瓶Ⅱ39、氢气泵Ⅰ34、氢气泵Ⅱ38、柴油油箱27、真空泵31、喷雾测试系统36及相关配套管路与电磁阀的方式，实现快速制备溶氢柴油以及对溶氢量和雾化特性进行测试。在高压下氢气与柴油在高压容器29内完成溶解过程，高压容器29底部设置有搅拌装置32，加快氢气在柴油中的溶解速度，并且实现均匀地溶解，高压氢气瓶Ⅰ35作为溶解氢气的供应源，能够稳定提供指定压力的氢气，同时在高压容器溶解氢气入口设有用于测量氢气质量的流量计，通过测量出的质量流量能够得出进入高压容器29内全部氢气的质量，为计算相应压力和温度下氢气在柴油中的溶解度提供基础参数，氢气泵38为制备完毕的溶氢柴油进行喷雾测试提供稳定的喷射压力。

本发明采用了如下技术方案：

一种溶氢柴油制备与喷雾测试系统，主要包括高压容器29、高压氢气瓶Ⅰ35、高压氢气瓶Ⅱ39、氢气泵Ⅰ34、氢气泵Ⅱ38、柴油油箱27、流量计Ⅰ28、流量计Ⅱ33、真空泵31、废气处理容器30、喷雾测试系统36和电子控制单元40。